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¿Eliminar los cuellos de botella en la fabricación?

Escrito por: Predrag Jakovljevic
Publicado: octubre 15 2007

El rendimiento máximo que pueden tener muchas las operaciones de fabricación depende principalmente del mercado al que pertenecen, porque las empresas sólo pueden vender un porcentaje de los productos que pueden fabricar. Pero algunas operaciones de fabricación tienen límites internos, o restricciones, que afectan la producción y que son mucho más restrictivos que las fuerzas del mercado y que la capacidad máxima del resto de la planta. Este es un fenómeno que es más común en las industrias que tratan con una demanda irregular, por ejemplo, que varía según la temporada y que llega a su punto máximo durante cierta época del año o en un momento específico del ciclo empresarial.

Estas situaciones dieron origen a la disciplina de programación basada en restricciones (constraint-based scheduling o CBS), en la que es necesario definir de manera factible la restricción o el problema que limita la producción, y desarrollar algoritmos y metodologías que tomen en cuenta dicha restricción y maximicen la producción en consecuencia.

Desde hace algún tiempo, quienes programan la producción usan lo hacen mediante aplicaciones informáticas. En ese sentido, la naturaleza compleja y matemática de la CBS hace que la funcionalidad del software sea una herramienta casi esencial para aprovechar al máximo este tipo de programación en una empresa o una planta de fabricación. De manera particular, la CBS es una herramienta extremadamente útil para los fabricantes discretos, quienes tienen que manejar cuellos de botella en su capacidad para poder maximizar su flujo de producción. Muchas veces, esta restricción tiene se origina en una máquina o una herramienta cuya capacidad de flujo de producción es más limitada que el resto de la planta. Otras veces, la escasez de cierto tipo de mano de obra forma un cuello de botella en un proceso de fabricación, ingeniería o ensamblaje, aunque existen también otras restricciones, tales como los centros de trabajo o la disponibilidad de los materiales.

La CBS puede ser útil tanto para los profesionales de la fabricación, como para los ejecutivos de ventas y atención a clientes. Al tomar el pedido de un cliente, la CBS les permite tomar en cuenta todas las restricciones antes de darle a ese cliente una fecha de entrega precisa. Todos sabemos que para mantener satisfechos a los clientes, hay que ser honesto y cumplir lo que se promete.

¿Quién necesita la CBS?

Muchos fabricantes tienen operaciones cuya capacidad inmediata es menor que la capacidad del resto de la planta, y que por lo tanto, podrían recurrir a CBS. Si bien lo más natural sería preguntarnos por qué dichos fabricantes no aumentan su capacidad en esa área, en la mayoría de los casos, tiene más sentido –a nivel fiscal- maximizar el retorno de la inversión que se ha hecho en activos intangibles (por ejemplo, herramientas para la maquinaria) o en activos intangibles (por ejemplo, personal), que hacer más inversiones. Una herramienta para la maquinaria no sólo puede costar millones de dólares, sino que el fabricante puede tardar meses o años en ponerla en funcionamiento. Por otro lado, la adquisición de activos intangibles, como ingenieros de diseño, operadores para la maquinaria o soldadores, puede resultar costosa y tardada. Después de todo, en toda organización hay unas cuantas personas altamente capacitadas y experimentadas que no se pueden reemplazar o igualar fácilmente.

Es evidente que es más difícil contratar gente capacitada que adquirir maquinaria, de manera que contratar a alguien que pueda ejecutar ciertas tareas con la misma rapidez y la misma precisión que algunos empleados actuales, puede convertirse en una misión imposible. Los ejecutivos de una organización deben tomar las decisiones sobre los gastos de capital y las contrataciones tomando como base las proyecciones de crecimiento de la empresa, no las necesidades de capacidad transitoria. Por ello, en muchos casos, cuando los recursos de una planta se convierten en restricciones, lo más conveniente es adoptar un enfoque agresivo para manejar el flujo de producción, no aumentar la capacidad.

Esto significa que los planeadores tienen que poner el trabajo en la cola (en espera) para asegurarse de que no le asignan poca carga a un recurso vital restringido y tienen que planear el trabajo de forma que no inunden los recursos que vienen después de los recursos restringidos en la cadena de valor. CBS permite, por un lado, maximizar un recurso restringido y, por el otro, aumentar al máximo la capacidad de la planta con el fin de reducir la cantidad de trabajo en progreso en la misma.

De hecho, con CBS, los fabricantes logran aprovechar al máximo las inversiones que hacen en recursos restringidos. Si, después de implantar CBS, un fabricante llega a sobrecargar de nuevo el recurso restringido, lo recomendable es que aumente la capacidad. Pero esa nunca es la primera opción, por lo tanto, una empresa que tiene un recurso restringido debe de pensar seriamente en usar CBS. Este tipo de programación puede ser de gran utilidad para las empresas de la industria alimenticia, simple y sencillamente porque puede ayudarles a definir una secuencia para sus piezas o sus lotes, y esto les permitirá producir artículos que no han estado en contacto con alérgenos, como por ejemplo, nueces.

Algunas empresas tienen recursos restringidos, pero tienen que resistirse a la tentación de implantar CBS. El funcionamiento de una aplicación empresarial depende de la calidad de los datos que contiene y de los procesos que automatiza. Si los procesos y las rutas de una empresa no se ven reflejados con precisión en su ambiente automatizado, y si la información sobre las herramientas, los centros de trabajo o los trabajadores no está actualizada o no es precisa, entonces tratar de utilizar la funcionalidad de CBS podría frenar a la empresa en seco. Para que CBS funcione correctamente, necesita tener, por un lado, rutas correctas que ordenen los pasos correctamente, y por el otro, datos de calidad que indiquen si estos pasos pueden ser paralelos o si tienen que ser secuenciales. Si no ha planeado bien sus procesos o si sus datos no son correctos, únicamente logrará automatizar la creación de un programa malo.

Hay que subrayar la importancia de hacer una planeación adecuada y detallada antes de implantar CBS. Una de las mayores desventajas de las herramientas del tipo de CBS es que alimentarlas con los datos correctos es un proceso complicado. Un equipo de gestión que no ha definido y asegurado bien las rutas precisas –en cuanto a secuencia y traslape de las operaciones- y que no ha identificado correctamente las restricciones de los recursos, es decir, que no ha tomado en cuenta periodos precisos de preparación y operación con una matriz de preparación adecuada, obtendrá como resultado un programa finito malísimo que no se puede producir. Hay que tener cuidado de no ver las herramientas CBS como una solución tipo “caja negra”, sino en una herramienta a la que hay que alimentar con información precisa para que pueda producir un programa viable que los usuarios puedan entender. Si los empleados de su departamento de producción tienen una mala experiencia con una herramienta CBS, seguramente pensarán que no la entienden terminarán por no usarla, porque la gente no usa las cosas que no entiende.

Aquellos gerentes que aceptan que no entienden CBS han llegado al punto de la incompetencia consciente. Pero también hay gerentes que creen que entienden CBS y que hacen preguntas como por ejemplo, cómo sobrecargar una restricción. Desafortunadamente, aún con CBS, una bolsa con capacidad para dos kilos sigue siendo una bolsa con capacidad para dos kilos. Hay que manejar las restricciones, no sobrecargarlas. De lo contrario, en poco tiempo tendrá otra vez un programa malo.

CBS y ERP

Cuando hablamos de la funcionalidad CBS dentro de un paquete de planificación de los recursos empresariales (ERP), en realidad estamos hablando de un motor de programación en la memoria, integrado y en línea, que funcionará junto con la funcionalidad del taller que reside en una aplicación de software y manejará la programación finita. Programación finita se refiere a que CBS hará la planeación en vivo y tomará en cuenta la carga y la capacidad actuales. Para hacerlo, uno de sus módulos utilizará distintos métodos de optimización, como menor holgura (least slack) y planificación ALAP (As Late As Posible) La programación finita no es lo mismo que la carga infinita, que de hecho le permite exceder la capacidad disponible; la programación finita respeta las restricciones de la capacidad disponible al hacer la planeación.

Para crear una orden de fabricación dentro del sistema ERP, se usa una ruta para elaborar y planear la lista de operaciones. Al usar planeación infinita, se toma en cuenta únicamente la capacidad bruta disponible –no las órdenes que hay en ese momento- para planear y crear las operaciones. Un sistema ERP que se configura para trabajar con CBS se encamina a un servidor CBS que calcula las horas inicial y final de las operaciones, para lo cual toma en cuenta las órdenes que hay en ese momento y la capacidad. Cuando se ejecutan las operaciones necesarias para satisfacer la orden de fabricación, CBS actualiza la información relativa a las operaciones y envía los resultados de vuelta al servidor (figura 1).

Figura 1: Las diferencias entre programación finita e infinita (Fuente: IFS North America)

Las aplicaciones que están habilitadas para CBS pueden funcionar en varios modos distintos. Por ejemplo, con programación predictiva, el sistema puede crear un programa óptimo para un conjunto específico de órdenes, mientras que con programación reactiva se puede hacer de manera que se ajuste al programa a medida que van surgiendo los cambios, sin sacrificar la flexibilidad del programa. Con la programación interactiva, un módulo CBS puede permitirle planear sus operaciones de forma manual en una gráfica de Gantt.

La funcionalidad CBS de una solución ERP también debe de trabajar en un ambiente donde se manejan varios sitios. Digamos que tiene que calcular una fecha de entrega con base en un análisis del material de varios niveles y de varios sitios y en la capacidad de toda su cadena de suministro. Con CBS, puede hacer la planeación tomando en cuenta todos los sitios que conforman su cadena de suministro y el trabajo real programado para cada uno de los centros de trabajo. Puede programar el trabajo, ya sea manual o automáticamente, e inmediatamente después darle a su cliente una idea realista de cuándo se finalizará la orden.

Cuando busque una solución que le dé la funcionalidad de CBS, debe poner atención en varios prerrequisitos del sistema. En primer lugar, tiene que recordar que un sistema independiente, como un sistema de ejecución de la fabricación (manufacturing execution system o MES) que es el mejor de su clase, difícilmente le dará toda la funcionalidad de CBS. De hecho, cuanto mayor sea el número de disciplinas distintas que integra una aplicación empresarial, más poderosa será en cuanto a las funciones de CBS que puede desempeñar. Esto quiere decir que le será más difícil lograr que una serie de aplicaciones que le ofrece funciones que ha reunido rápidamente de los distintos productos que ha comprado el fabricante, le dé la función CBS adecuada. Esto se debe a que las variables que se encuentran en las funciones de un sistema que no son del área de fabricación pueden afectar la capacidad.

Por ejemplo, puede haber una aplicación que integre la funcionalidad CBS y la funcionalidad de mantenimiento y gestión de los activos empresariales (enterprise asset management o EAM). El mantenimiento programado u otras actividades que afectan la capacidad se ven reflejadas en las capacidades de programación de CBS. Una aplicación que le ofrece una funcionalidad CBS sólida también le dará una menor capacidad debido al tiempo de vacaciones y enfermedad que registran los empleados. Entonces es difícil, por razones obvias, que CBS sea completamente independiente de otras funciones empresariales que también afectan la capacidad.

Además, para muchas empresas, CBS puede ser útil en los momentos en que la demanda alcanza su nivel más alto, pero innecesaria en otros. Lo ideal sería poder encender y apagar CBS fácilmente.

Tan sólo el principio

Estamos de acuerdo en que CBS tiene ventajas inmediatas de gestión de la capacidad, pero también tiene otras capacidades analíticas menos obvias. Normalmente, la funcionalidad CBS le permite hacer análisis predictivos de lo que sucedería si efectúa ciertos cambios a un programa optimizado. Así, por ejemplo, si un ejecutivo de cuenta en particular presiona a un gerente de planta para que le dé prioridad a una orden específica, el gerente de la planta puede obtener información precisa sobre cuántas órdenes se retrasarían si hiciera lo que se le pide. Es más, la funcionalidad CBS permite hacer análisis predictivos sobre el efecto que tiene el hecho de agregar capacidad a la planta. Entonces, antes de salir a comprar esa herramienta adicional para la maquinaria, puede ver si realmente le ayudará a aumentar la capacidad, o si simplemente generará un cuello de botella en otro punto de sus procesos de fabricación.

La CBS es un tema que implica todo un aprendizaje, como toda funcionalidad de una aplicación empresarial. No necesita tener un doctorado para usar CBS en su empresa, pero sí tiene que estudiar la funcionalidad de programación de su herramienta ERP. Si ha llegado hasta esta parte del artículo, entonces ya comprende más o menos bien de qué se trata CBS. A medida que aprenda más sobre el tema, seguramente irá encontrando otros términos, tales como tiempo de inicio más próximo, tiempo de inicio más lejano, programación ASAP (As Soon As Possible), programación ALAP, just in time (JIT), fecha límite más cercana, trabajo en progreso (WIP), etc.

Si desea aprender más sobre CBS, puede asistir a los cursos de capacitación que ofrecen ciertas agrupaciones de profesionales, como The Association for Operations Management (APICS), y puede leer más sobre el tema. La mayoría de los ejecutivos del área de fabricación aprenden más cuando estudian la funcionalidad de CBS específica de la aplicación empresarial que usan su empresa.

Acerca del autor

Bill Leedale trabaja como encargado del área de transmisión de conocimientos sobre la serie de productos para fabricación de IFS Applications en América del Norte. Cuenta con más de 20 años de experiencia en el área de fabricación, donde ha estado a cargo de proyectos de implantación a gran escala y ha manejado la reingeniería de los procesos empresariales de empresas globales. También ha desarrollado planes con una visión nueva de TI para grandes empresas de fabricación; para ello, ha recurrido a la teoría de técnicas de restricción para sincronizar el flujo de la producción. Tiene el título de negocios y economía de la Universidad Wittenberg de Springfield, Ohio, y un MBA de la Universidad Estatal de Ohio de Columbus, Ohio. Es miembro activo de APICS y tiene las certificaciones CFPIM (Certified Fellow in Production and Inventory Management) y CIRM (Certified in Integrated Resource Management).

 
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